リン排水処理

(リン酸吸着材「とるりん」、回収、再資源化)

ニーズ

リンは希少資源である一方、水質汚染の要因の
一つともなっており、排出基準が設定されています

リンは希少な資源として
位置付けられています

リンは肥料(NPK肥料)の主原料の一つ

生産・埋蔵地域が偏在しています

  • 生産トップ3カ国(中国、モロッコ、米国)で全世界の71%
  • 埋蔵トップ国(モロッコ)で全世界の74%
  • 日本はリンの39%を中国、26%をヨルダンから輸入しています

食料需要の増加と可耕地面積の減少で肥料投入量は今後も拡大が見込まれます

一方で、水質悪化の原因として
排出規制対象となっています

  • 河川・湖沼の富栄養化の原因物質
  • 養殖における水質悪化
  • 排出基準(16mg/L(日間平均 8mg/L)*)

*燐(りん)含有量についての排水基準は、燐(りん)が湖沼植物プランクトンの著しい増殖をもたらすおそれがある湖沼として環境大臣が定める湖沼、海洋植物プランクトンの著しい増殖をもたらすおそれがある海域として環境大臣が定める海域及びこれらに流入する公共用水域に排出される排出水に限って適用する。

リン鉱石の国際価格の推移

リン鉱石の国際価格は2007~2008年の食料危機時に高騰
現在は落ち着いているものの、以前の水準と比して高い価格です

リンの吸着・分離で環境負荷軽減と希少資源の確保・活用が可能です

ポーラスαの利用で、リン酸含有排液の処理が必要な企業の
コスト削減を実現できます
当社では、ガラス発泡剤を活用したリン酸イオン吸着剤の製造方法、
リン酸イオン回収方法、リン酸肥料の製造方法、リン酸イオン吸着剤について、
鳥取大学、鳥取県とともに特許を取得しています

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仕組み

ポーラスαに水熱処理を施すことで
比表面積を拡大、リン吸着を可能にします

ポーラスαに水熱処理を施すことで比表面積が増します

水熱処理前

未処理発泡ガラス
(比表面積:83m2 g-1)

水熱処理後

水熱処理発泡ガラス(HTFG)
(比表面積:278m2 g-1)

とるりんによるリン吸着メカニズム

ソーダ石灰ガラスはリン酸イオンを吸着・沈殿させる組成を有しています

初期濃度に関わらず、約1時間程度で吸着します

初濃度別のリン酸濃度と接触時間の関係

リンを吸着したポーラスαは、
緩効性肥料としても利用することができます

リン肥料の違いによるトマトの乾物重

吸着したリンはクエン酸、硝酸を用いることで
純度の高い 状態で回収することもできます

競合比較

当社のリン吸着・分離応用技術は、
競合と比較して、吸着性能が突出して高くなっています

吸着剤 吸着量
(mg g-1)
活性炭、天然ゼオライト(a) 0
酸性白土、サンゴ化石(a) 2
鹿沼土(a) 17.5
活性アルミナ(a) 22.5
y-水酸化鉄(Ⅲ) 24.7
メタチタンさん(a) 44.2
水和酸化ジルコニウム(a) 48.5
ケイ酸カルシウム(a) 50.0
ハイドロタルサイト(b) 33.2
発泡ガラス(c) 0.049
水熱処理発泡ガラス「とるリン」 111.5

a) 小林悦郎他, 日化, 1981,1319. b) 丹下真也, 特開2007-38203. c) 稲永 忍他, 人間と環境, 31(2005)11.

既存のリン再資源化技術は回収可能なリンの状態が
限定されたり年間維持費が高いという課題があります

資源化技術 HAP法 MAP法 灰アルカリ抽出法 部分還元溶融法
原理 ヒドロキシアパタイト
(Ca10(OH)2(PO4)6)の晶析
リン酸マグネシウムアンモニウム(MgNH4PO4) の晶析 汚泥焼却灰のリンをアルカリ抽出し, リン酸カルシウムとして回収 汚泥焼却灰のリンをアルカリ抽出し, リン酸カルシウムとして回収
回収対象 返流水, 脱水ろ液 脱水ろ液, 消化液 焼却灰 焼却灰
回収対象
リン濃度
PO4 – P: 10~50 mg L-1程度 PO4-P : 100~150 mg L-1程度 P2O5 : 25%以上 P2O5 : 20%以上
リン回収率(%) 80 50~90 55以上 80以上
影響因子 Ca, pH, 温度, HCO3 Mg, NH4+, pH, 温度 Ca, Al Al
課題 リン酸態リンを晶析,SS態リンは回収できない Mgが高価, 有機態リンは回収できない 反応温度50~70℃が必要, 処理灰の利用 排ガス対応が必要
肥料登録例 リン酸質肥料 複合肥料 リン酸質肥料 複合肥料
維持管理費
(年間)
7百万円 4.1~6.5百万円 80百万円 815百万円

出所:国土交通省、「下水道におけるリン資源化の手引き」、2010年

プラント自体も単純であるため、従来よりも小さい
初期投資で実現可能です

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実例

公共下水処理場の流入水からのリンの回収
及び肥料としての利用を実証しています

実証実験:公共下水処理場実証試験内容
・公共下水処理場の流入水からのリン吸着
・吸着したリンの分離
・リンを吸着したポーラスαの肥料としての性能評価

仕様

仕様・諸元・利用条件

リン吸着
・pH:7近辺が最も吸着率が高い
・必要な接触時間:1時間程度
・初期濃度:0.8ppm以上であれば吸着
・リン吸着後の対象溶液中のリン酸濃度:0.2ppm未満
・SSの吸着を防ぐ必要がある
・事前処理でSSを除去
・SSがつかないようにフィルターをかけるリン分離
・硝酸(濃度0.1mol/L以上)、クエン酸(0.05mol/L)を利用
・リン回収率:80%以上

リンを吸着したポーラスαの肥料としての利用
・緩効性リン肥料として利用

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